太阳系的考古学家

刘字 邹小端

太阳系考古学家——冥王号探测器

身份

美国航空航天局（ NASA）首个小行星采样返回探测器，NASA新疆界中级行星科学任务的第3个探测器（第1个是新视野号冥王星探测器，第2个是朱诺号木星探测器），高度继承此前NASA火星探测器的成熟设计，携带五大探测仪器及独特设计的取样机械臂。

命名

“OSIRIS-Rex”，“0siris”是古埃及神话中冥王的名字，探测器全名其实由“起源一光谱分析一资源調查一安全一表土探测器”的英文缩写而来，其命名也正是其科学目标的集合：

Origins起源：采集太阳系早期的原始碳质小行星样品，研究生命起源和行星形成过程。

Spectral Interpretation光谱分析进行光谱调查，对照地面观测光谱数据，为望远镜的小行星观测数据提供重要参考。

Resource ldentification资源调查绘制碳质小行星的化学和矿物地图，为经济开发和未来的空间探测打基础。

Security安全关注小行星对地球的潜在威胁，通过测量太阳光对小行星轨道造成的影响，提高未来小行星轨道预报的精度。

Regolith Explorer表土探测器精确记录采样点表土信息。

重量

211吨

运载火箭

宇宙神-5运载火箭

任务目标

研究太阳系早期情况，验证小行星把生命要素带到地球的科学猜想，并为商业性小行星采矿提供概念验证。

任务时间

2016-2023年，历时7年

任务流程

2016-9-8发射升空。

2017-9深空机动，重新飞越地球，完成地球借力飞行。

2018-8光学搜索目标贝努，进入接近段飞行。

2018-11进入初察与环绕段，建立导航基础。

2018-12-3进入贝努轨道。将在轨运行近2年，利用所携相机、光谱仪和激光高度计等反复勘察，多次近距离飞越观测，搜寻最佳采样点。

2020-10-21触即离式采样。

2021-3执行返回机动，进入弹道返回轨道。

2023-9样品返回舱返回地球，将着陆于美国犹他州测

试与训练场。

太阳系考古对象——贝努小行星

对象筛选

太阳系小行星的个数超过55万颗，为什么独选贝努作为冥王号探测器考古的对象呢？主要有以下4个方面的考量

1·轨道接近地球且与火箭运载能力匹配。

近地小行星有撞击地球的风险，也更容易抵达。选择轨道接近地球且与火箭运载能力匹配的小行星，可以在现有能力下实现最大的科学价值。满足此条件的小行星约8000颗。

2·具有最优返回轨道。

冥王号探测器的目标是带回样品，所探测的目标必须有最优返回轨道才能顺利带回样品。满足此条件的小行星还剩300颗。

3·直径在200米以上。

直径小于200米的小行星通常自转太快（自转周期小于2小时）或没有稳定的自转轴。科学家担心如此快的自转会把天体表面松散的风化层甩出去。这样，还剩27颗小行星。

4·是C型小行星。

只有C型小行星被认为是46亿年前形成太阳系的冷尘云的化石。余下的27颗小行星中只有5颗是C型小行星，贝努是其中颗。

对象明确

贝努目前距离地球约334亿千米，直径约480米，大小如一座山。它诞生于太阳系形成初期，只比太阳系诞生的时间晚1000万年，约45亿岁，承载着太阳系数十亿年前的原始样本。同时，根据轨道测算，贝努在22世纪有1/2700的概率撞击地球，因此被称为“末日小行星”。

冥王号探测器的科学家团队采用行星雷达系统，生成了7米分辨率的贝努形状模型，测量了它的体积、密度以及精确的轨道特征;同时在哈勃空间望远镜的帮助下，确定了贝努是一颗C型小行星，并精确测定了它的旋转速度;此外，斯皮策空间望远镜提供了热红外观测，为评估飞行系统的环境条件，判断小行星风化层的特性提供了线索。这些丰富的观测资料，以及对贝努化石特性的确认，使贝努成为冥王号太阳系考古的首选目标。

冥王号选择了能力范围内最具科学价值的贝努小行星为目标。以其独特的吸尘器式收集方案尽可能多地收集了松散的C型小行星的风化层样品;冥王号将继承成熟的星尘号宇宙飞船的返回方案，保障回程时样品中富集的易挥发物质不流失，确保样品的科学价值。此次小行星采样返回任务预计历时7年之久，有望扩展人类对太阳系从行星形成的原始阶段到地球上生命起源这一历程的认识。